Sistemas de tratamiento existentes

Tubería de alcantarillado submarina. Foto © Grafner/iStock

La gestión de los residuos sanitarios ha sido una preocupación desde las primeras civilizaciones asentadas. Históricamente, las aguas residuales se vertían a los cursos de agua más cercanos, aprovechando la dilución y oxidación como tratamiento. Esta idea de “autopurificación” no era incorrecta; Muchos contaminantes pueden eliminarse mediante procesos naturales con suficiente exposición, tiempo y dilución. Sin embargo, el crecimiento demográfico y el aumento de la contaminación de las aguas residuales han hecho que este enfoque sea inadecuado. El descubrimiento de enfermedades transmitidas por el agua dio lugar al desarrollo de sistemas de saneamiento con el objetivo de separar las aguas residuales del agua potable para proteger la salud humana. ref. Desde entonces se han desarrollado muchos sistemas de tratamiento para disminuir la cantidad de desechos humanos sin tratar que ingresan a los océanos. A continuación se muestra una introducción a los sistemas de tratamiento de aguas residuales comunes que se utilizan en la actualidad.

Tipos de sistemas de tratamiento de aguas residuales

Sistemas de Tratamiento Centralizados

Las áreas densamente pobladas y las ciudades industrializadas dependen principalmente de plantas centralizadas de tratamiento de aguas residuales para recibir y tratar las aguas residuales. Intrincadas redes de tuberías subterráneas de alcantarillado llevan las aguas residuales de hogares y edificios a la planta de tratamiento mediante gravedad y bombas. Una vez que las aguas residuales llegan a una planta de tratamiento de aguas residuales, pasan por varias etapas de tratamiento antes de ser vertidas:

  • Primariao físico, el tratamiento comienza con un cribado: las aguas residuales pasan a través de cribas para eliminar los sólidos grandes. El efluente luego se lleva a tanques de sedimentación donde la gravedad ayuda a sedimentar los sólidos suspendidos adicionales.
  • Secundariao biológico, el tratamiento tiene como objetivo eliminar la materia orgánica de las aguas residuales antes de la desinfección. El oxígeno y los microorganismos se utilizan para catalizar y desarrollar reacciones bioquímicas que descomponen los contaminantes. Este proceso modela los sistemas naturales y se hace más eficiente mediante la aireación o la exposición a oxígeno adicional. El oxígeno es necesario para la descomposición y la aireación ayuda a eliminar los gases disueltos. Estas reacciones eventualmente estimulan la sedimentación de las partículas restantes. Las técnicas habituales de tratamiento biológico incluyen filtros percoladores y lodos activados, que aumentan la superficie disponible para los microorganismos, así como su densidad.
  • Terciario, o tratamiento químico, se utiliza para una mayor sedimentación y eliminación de nutrientes. Los polímeros agregados atraen contaminantes para crear grumos, mientras que los filtros de carbón o carbón vegetal catalizan la adsorción física para reducir los nutrientes.
  • Finalmente, el efluente se desinfecta para neutralizar los patógenos restantes. Si bien el cloro es uno de los desinfectantes más comunes, se puede preferir los rayos UV o el ozono para minimizar las concentraciones químicas residuales. ref.
El flujo de efluentes a través de una planta de tratamiento de aguas residuales desde las tuberías de entrada hasta la descarga. Fuente: Mallik y Arefin 2018

El flujo de efluentes a través de una planta de tratamiento de aguas residuales desde las tuberías de entrada hasta la descarga. Fuente: Mallik y Arefin 2018

Los tipos de tratamientos utilizados y la calidad del agua tratada varían según la ubicación, las condiciones del agua, la disponibilidad de tecnología de tratamiento, los objetivos de reducción de la contaminación y otros factores. En algunos países se requiere tratamiento primario y secundario y el número de instalaciones que incorporan tratamiento terciario está aumentando. ref. Sin embargo, incluso cuando se requiere tratamiento, los fracasos son comunes y no se debe dar por sentado que las regulaciones garantizan un tratamiento adecuado. A nivel municipal y de instalaciones, a menudo existen limitaciones en las concentraciones de nutrientes en los efluentes para abordar la carga de nutrientes y las consecuencias resultantes. eutrofización. Si bien los criterios de tratamiento son útiles, no son suficientes para proteger los ecosistemas marinos de la contaminación sin una implementación generalizada de medidas de reducción de nutrientes.

Sistemas de alcantarillado combinados

En las grandes ciudades urbanas, muchos paisajes carecen de la absorción y las capacidades de retención que ofrecen los suelos, pastizales, bosques y otras características naturales. Cuando llueve, el agua fluye sobre superficies impermeables (es decir, pavimentadas), acumulando escombros y contaminantes y convirtiéndose en escorrentía contaminada comúnmente conocida como aguas pluviales. Para minimizar los impactos en los cuerpos de agua, muchas ciudades han construido sistemas de alcantarillado combinados para recolectar y transportar aguas pluviales desde múltiples ubicaciones a las mismas plantas centralizadas de tratamiento de aguas residuales que las aguas residuales. Esto permite que la planta de tratamiento elimine los aceites, pesticidas, bacterias, sedimentos y otros contaminantes que contienen las aguas pluviales. Si bien un sistema de alcantarillado combinado parece eficiente, las fuertes tormentas, los grandes deshielos y, a veces, incluso las lluvias ligeras pueden exceder la capacidad de estas tuberías, tanques de retención y sistemas de tratamiento. El sistema sobrecargado vierte grandes cantidades de aguas residuales sin tratar, incluidas aguas residuales sin tratar, a los cursos de agua. En los Estados Unidos, 40 millones de personas reciben servicio de alcantarillado combinado, que descarga anualmente más de 3 billones de litros de aguas residuales sin tratar y aguas pluviales en eventos combinados de desbordamiento del alcantarillado. ref.

Vea este estudio de caso de trabajo para centralizar el tratamiento de aguas residuales en la isla de Roatan, Honduras.

Resumen de sistemas de tratamiento centralizados

  • Los sistemas centralizados aumentan la eficiencia del tratamiento, consolidan los costos de mantenimiento y minimizan la contaminación de fuente difusa
  • Las deficiencias de los sistemas centralizados incluyen una inversión inicial significativa, mantenimiento técnico y costoso, limitaciones de capacidad, susceptibilidad a fugas, vulnerabilidad al clima y eliminación inadecuada de nutrientes.

 

Sistemas de tratamiento descentralizados

Los sistemas descentralizados de tratamiento de aguas residuales, o sistemas de saneamiento sin alcantarillado, son sistemas in situ a pequeña escala para el manejo de desechos humanos.

Un sistema séptico convencional. Fuente: EPA 2018

Un sistema séptico convencional. Fuente: EPA 2018

Los sistemas descentralizados de tratamiento de aguas residuales recolectan, tratan y descargan efluentes de aguas residuales en el sitio donde se generan. Existen muchos tipos de sistemas de tratamiento in situ. Los siguientes tipos son los más comunes a nivel mundial:

  • Sistemas sépticos Por lo general, incluyen un tanque séptico y un campo de drenaje. El tanque es un recipiente enterrado hermético, generalmente hecho de hormigón, fibra de vidrio o polietileno. La materia orgánica se digiere en el tanque y el proceso separa la materia flotante (por ejemplo, aceites y grasas) y los sólidos de las aguas residuales. El efluente se descarga lentamente del tanque a una serie de tuberías perforadas enterradas en un campo de lixiviación, cámaras u otras unidades especiales.
  • Campos de drenaje, como parte de un sistema séptico, promueve oportunidades para el tratamiento adicional de efluentes mediante microorganismos en el suelo, grava u otros materiales antes de su descarga al suelo o aguas superficiales.
  • Pozos ciegos tener un paso de contención y tratamiento. Los pozos excavados o construidos recogen los efluentes para su sedimentación natural. Los pozos pueden no estar revestidos o estar separados del suelo y del agua subterránea con una barrera de piedra u hormigón. Los pozos negros no proporcionan un tratamiento adecuado y en muchos lugares están siendo sustituidos por sistemas de tratamiento más eficaces.
  • Sistemas basados ​​en contenedores recolectan y almacenan aguas residuales en el sitio y requieren que los desechos se transporten a otro lugar para su tratamiento. Estos sistemas se encuentran predominantemente en áreas con infraestructura limitada e incluyen letrinas de pozo, que deben vaciarse una vez que están llenas, y retretes de cubetas, que se vacían a diario. El tratamiento de los desechos recolectados a partir de opciones basadas en contenedores puede variar desde procesos de tratamiento convencionales, nuevas prácticas de recuperación de recursos o ningún tratamiento en absoluto.

El siguiente video de The Nature Conservancy Long Island proporciona una explicación más detallada de los sistemas sépticos y de pozos ciegos.

Los sistemas sépticos y pozos negros convencionales no están diseñados para eliminar nutrientes u otros contaminantes de los efluentes, que pueden representar amenazas peligrosas para los ambientes marinos en las zonas costeras. Recientemente se han desarrollado tecnologías para abordar la eliminación de nutrientes en sistemas descentralizados, pero estas nuevas soluciones no se han implementado ampliamente debido a una falta global de regulación sobre los nutrientes en los efluentes de aguas residuales. Actualizar los sistemas descentralizados para incluir una mayor reducción de nutrientes es costoso, pero ha demostrado una mayor rentabilidad que la construcción de nuevas instalaciones de tratamiento de aguas residuales a gran escala. Conozca más sobre estas nuevas tecnologías en el Soluciones de manejo sección de este kit de herramientas. Otras desventajas de los sistemas descentralizados incluyen fugas y mal funcionamiento que pueden resultar en fuentes de contaminación difusas y que a menudo pasan desapercibidas; y pocas consecuencias por el incumplimiento, incluso cuando se rastrean las fuentes de contaminación, lo que deja pocas oportunidades para la aplicación de la ley.

Resumen de sistemas de tratamiento descentralizados

  • Los tratamientos descentralizados son individualizados, operan a escalas más pequeñas y sirven a una variedad de densidades de población.
  • Las deficiencias de los sistemas descentralizados incluyen un mal manejo o supervisión frecuente que conduce al incumplimiento, la eliminación inadecuada de nutrientes y contaminantes emergentes y la falta de tratamiento de las aguas pluviales

Descarga

Descarga de una tubería de desagüe. Foto © pixabay

Después del tratamiento de los sistemas centralizados o descentralizados, el efluente tratado se descarga directamente a los cuerpos de agua cercanos o al suelo. Los tipos de tratamiento aplicados a las aguas residuales y la ubicación del vertido afectan al grado de contaminación del océano por los efluentes de las aguas residuales. Las tuberías de desagüe Verter efluentes directamente en ríos y océanos. Alternativamente, drenar los campos, suelos, humedales y vegetación retarda la filtración de efluentes hacia las aguas subterráneas, lo que ayuda a eliminar los contaminantes. Esto ha llevado al desarrollo de técnicas avanzadas de reducción de nutrientes y soluciones basadas en la naturaleza para frenar el flujo de efluentes. El estudio de caso de Santiago en República Dominicana demuestra un gran éxito en el uso de humedales artificiales para reducir los contaminantes orgánicos vertidos a la cuenca. Ver el Soluciones de manejo sección para obtener más información sobre técnicas innovadoras de reducción de nutrientes y soluciones basadas en la naturaleza.

La descarga de aguas residuales tratadas inadecuadamente aumenta los riesgos peligrosos para las personas, los animales y los ecosistemas. Es relativamente fácil determinar si una planta de tratamiento costera a gran escala está descargando efluentes tratados o sin tratar directamente al océano. Es más difícil detectar la lixiviación de sistemas de contención más pequeños y descargas de aguas subterráneas. Ver el estudio de caso de Dar es Salaam, Tanzania, África Oriental para ver un ejemplo de cómo combatir el problema del vertido al medio ambiente del contenido de las letrinas de pozo.

Cómo seleccionar un sistema de gestión de aguas residuales

Hay una variedad de formas de gestionar las aguas residuales. La selección de un método de tratamiento de aguas residuales depende en gran medida de la ubicación y el contexto. Muchos factores dictan qué tipo de sistema es más apropiado: un sistema de tratamiento centralizado de alcantarillado o un sistema de tratamiento descentralizado en el sitio. La mejor solución para una comunidad puede no funcionar para otra. Las consideraciones para seleccionar un sistema de gestión de aguas residuales deben incluir:

  • Recursos de la comunidad
  • Tamaño de la poblacion
  • Normas y expectativas sociales y culturales
  • Apoyo político o restricciones regulatorias
  • Geología e hidrología local
  • Metas de reducción de la contaminación
  • Infraestructura existente

Al determinar el sistema o la tecnología de saneamiento más adecuado para su sitio y contexto, los administradores marinos pueden consultar herramientas de apoyo a la toma de decisiones que tengan en cuenta criterios sociales, de salud humana y ambientales. Los ejemplos incluyen el Sustainable Sanitation and Water Management Toolbox lo que ayuda a resaltar diferentes opciones de saneamiento basadas en entradas o salidas seleccionadas ref. y este diagrama de flujo de WaterAid, que mapea el flujo de excrementos desde la fuente hasta el mar, destacando áreas donde las acciones de gestión están funcionando bien y áreas donde se necesitan mejoras.

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